城市道路照明节能简要实施方案{项目}

城市道路照明节能简要方案

道路照明系统的设置为车辆驾驶员提供了良好的视觉环境，使驾驶员能够快速准确地接受必要的视觉信息，并及时做出反应，防止由于视距不足而造成交通事故。道路照明的设置，提高了道路的诱导性，增加了夜间行车的安全感和舒适感在提高交通运输效率的同时，还可以有效防止犯罪活动和美化环境。但是随着我国国民经济的持续发展和人民生活水平的不断提高，近年来电力负荷出现了急剧地增加，我国大中城市普遍出现了比较严重的缺电现象，各地拉闸限电时有发生。道路照明在我国用电总量上也占有一定的比例，对此部分的节能方法进行分析和考虑，建议采取措施进行应对，对我国的节能工作具有重要的现实意义。

道路照明标准

我国目前对道路照明标准的制定，是从道路的照度和照度均匀度两个可以准确测量的指标出发，来规定不同等级道路的不同照明标准。但是在现实生活评估道路照明的效果时，还应该考虑其他的因素。比如，从人类功效学的角度出发，在照明的客观物理指标(如平均照度、平均亮度、均匀度等)接近或相同时，在不同的光源下人们的视觉感受却大不相同。根据许多的试验表明，在同等照度下冷色温的白光照明比低色温的黄光照明具有更好的显色性、更高的可见度和对比度。资料表明：合适的色温和高显色指数的光源能有效地提高道路照明的能见度和清晰度，给人们带来舒适的视觉效果。从某种意义上来说，道路照明的视觉效果反应了人们对照明质量的评价。在我国目前的道路照明中，普遍采用的是低色温的钠灯，而随着金属卤灯的逐渐应用和LED灯技术条件的成熟，道路白光照明将必然成为未来的趋势。对比我国目前的道路照明标准规定，是否可以从更多的方面进行考虑，对不同的光源，从人类功效学出发按照各光源的不同效果，采取更细致的规定。

对具体道路进行分段照明处理

对具体的道路，在进行工程设计和实践时，首先要根据该道路等级的规划，结合其实际情况，针对路宽、长度、夜间车流量以及周围的环境等确定总体的照明标准，选用合适的照度。但是一条道路，其纵向距离较长，道路的各个具体路段部分千差万别。由此，还应该根据各路段的具体情况，进行分段处理，在不同的路段设置不同的照度标准并进行设计，以从总体上符合照明和节能的要求。一般来说，对于道路的长直线段，可以采用较低照明标准照度值，以基本满足道路照明要求即可；而对于交叉路口、立交及其他事故多发段，则应当采取适当提高照度标准的方式，以提高该段的照明和视觉效果，防止事故的发生。在整体上，当单个设计方案完成后，还应该对都符合照明标准的所有设计方案进行分析比较，从中选取技术先进、经济合理又节约能源的最佳方案。

光源的选择

选择高效率的光源有利于减少照明电能的消耗。我国目前普遍采用的路灯照明灯具以高压钠灯和金卤灯等气体放电灯为主，高压汞灯由于光效偏低、显色较差在现代道路照明中已经很少采用。高压钠灯的光效一般为8 O～1 301m／w，显色指数30,色温2000K；金卤灯的光效一般为67～1 10Im／w，显色指数65．色温5000K。根据高压钠灯和金卤灯的区别，在道路照明设计中，高压钠

灯是首选方案，因为在相同的电功率下，高压钠灯光能量要比金卤灯高40％左右，且钠灯的透雾性能比较好；而在同样照度标准的道路照明要求下，金卤灯光源的电耗则多于高压钠灯。

然而从人类功效学的分析和研究以及实践的经验却表明：合适的色温和高显色指数的光源能有交提高能见度和清晰度，给人们带来舒适的视觉效果。照明的视觉效果反映的是人们对照明质量方面的信息；而照明的亮度、照度指标反映的则是照明数量方面的信息。在相同的照度等指标下，光效高的高压钠灯因光线中含有较多的红、黄成份，视觉度不够好，反而不及金卤灯(光线含较多蓝、绿成份)的视觉效果。但是在经济方面，高压钠灯价格低寿命长发光效率高，金属卤灯相对较差。因此，在普通道路照明的应用上，一般采用高压钠灯，而在道路交叉口、立交等需要明显改善视觉环境的场合，则采用金卤灯。

LED光源的出现则是照明领域的又一个重大技术创新，具有节约能源、污染少、光指向性好、寿命长、低电压、反应快的特点，有成为未来光源的趋势。在同样亮度下，LED灯的耗电量仅为普通白炽灯的1／10，而其寿命却可延长100倍，特别符合绿色照明的理念和要求。在交通灯、屏幕显示、城市景观照明、汽车灯等领域的应用市场的带动下，LED的应用目前已经呈现出燎原之势。但是由于技术的原因，LED和传统照明光源在成本和发光效率等方面还有一段不小的差距,在道路照明领域的应用上，目前还面临不少的困难。但是根据美国次世代照明计划(NGl)预期，到2010年LED发光效率可达1 20流明／瓦，到2020年则可达200流明／瓦，成本降为1％，寿命增为10倍。LED光源在道路照明方面的应用，必将是大势所趋，目前必须对其加强关注。

道路照明的控制与管理

道路照明的控制与管理，即根据时间、天气、交通流量等信息，合理控制道路照明的运行和停止，或确定道路照明是满负荷运行还是半负荷运行。道路照明运行时间的长短，一般都与各地的纬度有关，随着季节的不同而改变。在通常设计中，人们一般都是根据一天中的时刻来设置道路照明的点亮与熄灭。但是这样就必然有一个问题；前半夜道路车流量大，而后半夜道路的车流量特别小，如果维持恒定的道路照明亮度，则必将造成电能的大量浪费。为节约电能，人们先后尝试了半夜间隔点亮路灯、双光源调节、按照批次调光等道路照明运行方式。然而，以上方式要么造成道路照明的均匀度太差，要么效果不理想或运行管理难度高等而难以大规模适用。

间隔关闭路灯的方式曾经应用比较多。在此种方式中，闲时关闭一半却是可以达到节电的目的，但却付出照明均匀度的代价，特别是行车的纵向方向，将极大地影响到行车的舒适度，造成交通事故率的上升。双光源调节的方法，是在前半夜交通流量较大时，两个光源同时点亮运行而在后半夜交通流量较小时，则灭掉其中的一盏灯的方式。双光源调节的方式，没有改变道路的照明均匀度，较间隔管理路灯的方法，其照明节能效果较好。按批次调光的方法，是通过在控制回路中增加控制模块，通过控制模块对灯具的镇流器进行调节降低灯具电流、减少光源的光输出，从而达到相应的节能效果。按批次调光的方法，可以达到比较好的节能和调光效果，但是会对光源的光效、光色和显色性等方面产生比较复杂的影响。

随着微电子技术、无线数据传输技术和现代电力电子技术的飞速发展，智能化道路照明控制系统也开始进入应用。智能化道路照明系统能够根据不同区域的

不同功能需求，在每天的不同时段、不同自然光照度或者不同交通流量情况下，按照特定的设置，实现对道路照明的动态智能化管理，既TPO管理(TIME时间／PLACE地点／OCCASION场合)。智能化道路照明控制系统，通过综合考虑和分析与道路照明密切相关的时间、路段、环境照度和交通流量等因素的场景控制方法，在微机中按照预设的控制策略，对道路照明进行动态智能化管理，控制路灯在不同情况T T作在不同状态实现多样化的道路照明场景，从而在提高照明质量的同时获得最佳的节能效果。

此项技术的基本思路就是：在繁忙的时段，控制路灯保持原设计的照度；接近午夜时分，道路上人少车稀时，开始自动调整电压，通过对用电电压的智能控制，减少后半夜因城市整体的用电减少所引起的电压偏高而造成的大量电能浪费。它的控制过程是：通过测取城市道路车辆及行人的“时间一车辆(人)”统计规律，获取相应的照度调整率，依此来设计计算机的控制程序，根据照度调整率，从某一时刻开始，平滑地对路灯输入电压进行动态调整，使路灯输入电功率与实际照度要求达到最佳匹配，不仅节约了电能，而且稳住了电压，延长了路灯的使用寿命，达到了双重意义上的节能和节费。

间接能耗

道路照明的间接能耗主要包括照明用电供电线路的能耗和灯具配套电器的能耗两个方面。对于供电线路的能耗，要求在道路照明的初始设计中，必须合理地设计供电点和供电线路的长度，保证线路中电压损失符合要求，同时尽量地减少线路的电能损耗。灯具配套电器的能耗，主要是维持灯具的正常启动或运行的配套器件所消耗的能量，或者由于配套器件损坏而引起的灯具自身能耗增加的部分。按照道路照明中常用的以道路照明常用的高压钠灯来说，其配套电器主要有触发器、电感镇流器和电容器等，能耗主要是这三个部分自身的能耗，或者由于无功补偿电容器的损坏而导致整个灯具无功能耗增大所增加的部分。要解决配套电器的间接能耗问题，主要有两种方式：一是选用节能型电感镇流器，同时加强灯具的维修，防止由于电容的损坏而造成线路的无功损耗增大：二是推广电子镇流器，从根本上解决电感镇流器损耗高、电容损坏造成无功损耗增大的问题。

综上所述，道路照明节能涵盖的内容是多方面的，既有对道路照明设计的环节：又有路灯控制方式和间接损耗等方面新技术的应用；还包括新光源的研究创新等，是一个系统性的复合工程。通过新技术的研究和推进，道路照明节能工程，在新的世纪里必将有更大的发展。

对于欠发达地区的道路照明节能改造，我们认为应该有一个循序渐进的过程，以下是三个不同的步骤：

一、首先应该分部将城市道路照明灯具逐步替换为高压钠灯，通常高压钠灯

的设计寿命为25000小时（5年），其次对以前使用的劣质灯具、光源电器进行彻底更换，正确理解一次投入和二次投入之间的关系。在经济条件允许的情况下尽量使用国内大厂或合资企业的产品；国内光源企业如：上海亚明、佛山照明、上海罗曼、广东华全等；合资企业如：欧司朗照明、飞利浦照明、GE通用照明等。以上企业生产的产品均为现照明行业主流产品，其品质相对较有保障。一次投入可有效的减少维护及提高城市道路照明质量。我们认为这是节能的第一步。灯具方面，可选用如飞利浦、高立特、宁波燎原、南京鹏万达、GE、库柏等品牌的产品。以上产品相对劣质产品来讲，一次投入

较大，但品质有保证、灯具效率较高。普通灯具的寿命通常在3年左右就会出现严重的光衰减，大大的影响照明质量，而合格产品可保证15年左右正常使用。

二、其次科学的布灯方式对合理控制灯具使用数量、减少经济投入、提高照

明质量大有好处。大多数城市的道路照明，在灯具布置方面均凭经验进行而不是通过科学的计算完成。国内大中型路灯生产厂家都开发有自己的照度计算软件，可对道路照明灯具布置进行科学的计算，通过计算找到最佳的布灯方式。

注：Weff为路面有效宽度(m)

三、再者，现在城市道路照明普遍存在照度过高的问题，现国际国内均出台了相应的道路照明标准，城市道路照明应严格遵照标准进行设计安装，严格控制灯具数量及功率。城市道路照明标准，按快速路、主干路、次干路、支路以及居住区道路分为五级，标准如下：

注：①表中所列的平均照度仅适用于沥青路面，若系水泥混凝土路面，其平均照度值可相应降低20～30％。

各地可对照以上标准进行检查，在尽可能的情况下对现有照明进行调整以达到节约能源的目的。

四、完成了以上基础工作后，才能谈到引进节能设备的问题，现各地节能的办法多采用全夜灯和半夜灯的方式即：设定时间，进入夜间12点以后将照明灯具每间隔一盏关掉一盏。采用这种方式确实可以达到节约能源的目的，但同时又会出现关灯后路面照度及不均匀，影响车行视线、在夜间电压本来就比较高的情况下在降低负荷，对灯具及光源电器的寿命影响较大，这边节约了能源那边增大了产品更换的频率同时各地路灯管理部门的维护费用也因此而提高。那么解决之道在那里呢？---答案是：采用智能光源降压一稳压一调光技术。

1．什么是智能光源降压一稳压一调光技术智能光源降压一稳压一调光技术是国际上流行的全数字智能路灯节能控制技术。它充分考虑了城市道路照明的实际状况，依据人体工程学中的视觉理论，采用现代控制论中的最优控制方法，实现了对路灯电压及照度的动态智能化管理，即TPo管理(TIME／PLACE／0CCASl0N)。此项技术的基本思路就是：在繁忙的时段，控制路灯保持较强的照度，接近午夜时分，开始自动调光，在后半夜车稀人少时，则控制路灯保持较低照度的照明(类似房灯的调光器，可以随需要而任意调光)。它的主要优点就是在调光的同时也大幅降低了电耗，节约有功电耗达30％以上。房灯调光已流行多年，主要是因为室内灯功率小，容易实现。而道路照明则完全不同：首先，灯泡功率大，不易控制；其次，使用环境恶劣，九十年代，电力电子元件技术有了突飞猛进的发展，调光技术有了可靠的质量保障，通过一些地区的规模应用，其完美的调光效果和

节电功能得到了一致认同，在德国，美国这些耗电大国，此类技术也得到了政府的大力扶持和推广‘：智能光源降压一稳压一调光技术的控制过程是：通过测取城市道路车辆及行人的“时间一车辆(人)”统计规律，获取相应的照度调整率，依此来设计计算机的控制程序，根据照度调整率，从某一时刻开始，平滑地对路灯输入电压进行动态调整，使路灯输入电功率与实际照度要求达到最佳匹配，不仅节约了电能，而且稳定了电压，延长了路灯的使用寿命，达到了双重意义上的节能。

2．开灯比关灯更省钱前面提到的关灯节能方法是以牺牲城市照明和诱发犯罪率以及交通事故上升为代价的，而智能光源降压一稳压一调光技术所达到的节电率高于30％，由此而言，采用智能光源降压一稳压一调光技术，开灯比关灯更省钱。

3.我国现有的路灯70％以上使用的都是高压钠灯，其设计寿命为24000小时(5年)。但是由于我国城市电网技术落后，造成线路的电压波动大大超过国际标准，许多地区的波动甚至超过额定电压的左右15％，特别是在后半夜，由于电负荷减少使得电网电压有时接近245V，致使路灯灯泡的实际使用寿命平均不到一年。现在，可以算这样一笔帐：以沿海开放城市为例，路灯每年需要更换一次灯泡，更换一只灯泡所需费用(含镇流器损耗、人工、车辆等)为120元，假设某城市有两万多只常开的路灯，则每年仅更换路灯灯泡的费用就高达两百多万元人民币，如果采用了智能光源降压一稳压一调光技术，路灯灯泡的使用寿命可延长一倍，仅此一项，一年就可节约开支两百多万元，加上节电30％，一年可节约七百多万元电费，两项相加就有近千万元之巨。如果450万元作为先期投入，半年内所节约的费用即可回收，逐年节约的资金可以重新投入市政建设。

四川省朗迪照明工程有限公司

2007-2-6